§7.14 Сызықты үдеткіштер

Сызықты резонансты үдеткіш электродтары түзу сызық бойына орналасады, оған өріс жиілігі тұрақты, айнымалы электр өрісі беріледі және бөлшектер қозғалысы резонансты болады. Үдетілетін бөлшек түзу бойымен қозғалып үдетілетін аралықтан бірнеше рет өтеді. Әрбір үдетілетін аралықта бөлшек энергияға ие болады. Мұндағы - әрбір аралықтағы -фазасын есепке алғандағы үдетуші кернеу.

Егер бөлшек үдетуші аралықтан n-рет өтсе, онда кинетикалық энергияның шамасы мынандай:

(7.14.1)

Е₀ – бөлшектің бастапқы энергиясы.

Негізінен арнайы дрейф түтігі бар сызықты үдеткіш арқылы протондар үдетіледі, оның электродтарының аралығында протондар үдетіліп, ол цилиндр ішінде еркін дрейфталады. Түтік ұзындығы саңылауға ұшып келу уақытысымен, өріс бағыты протонның қозғалыс бағытына тура келетіндей етіп таңдап алынады. Энергиясы 100 МэВ болатын протондық сызықты үдеткіш жоғары энергиялы циклдік үдеткішке инжектор (қосатын) ретінде қолданылады.

Электронды үдеткенде сызықты үдеткіш қума толқын түрінде қолданылады. Бұл үдеткіш ішіне дискімен диафрагма орналастырылып, олар толқын таратқыш ретінде және электромагниттік толқындардың фазалық жылдамдығын төмендетуге арналған. Үдетілген бөлшек осындай толқынның барлық уақытта өркешіне жақын болады және үздіксіз үдетіледі. Сызықты электродты үдеткіш циклдік үдеткішпен бәсекелеседі. Электростатикалық үдеткішке қарағанда энергиясы үлкен бөлшектер алу үшін кернеуді арттыру қажет. Осы мақсатта тұрақты электр көзінің кернеуін алуға қондырғы өте үлкен болуы керек, сондықтан ондай құрал жұмыс істеуге ыңғайсыз. Сондықтанда бөлшек энергиясын арттыру үшін айнымалы кернеумен жұмыс істейтін үдеткіш пайдалану қажет. Ол үшін біз зарядталған бөлшектерді сызықтық үдеткіште қарастырамыз. Яғни сызықты үдеткішті қарастырайық. Бірінші мұндай үдеткішті 1929 жылы Видероэ ұсынды, содан кейін Слааном 1931 жылы, ал Альварец (1946ж.) оны жетілдірді.

Осындай үдеткіштің қарапайым құрылысының сұлбасы 7.13 – суретте көрсетілген.

7.13-сурет

R – цилиндрлік вакуум түтігінің ішіне 1,2,3,4,5 коаксиалды түтікті электродтар орнатылған, оған геноратордан (ВЧ) жоғары жиілікті айнымалы кернеу беріледі. Үдетілетін зарядталған бөлшек І – ионизаторда пайда болады, оны үдеткіштің К – электрод түтігі сорып алады да, түтікті электродтарға бағыттайды. Осы электродтар арасынан зарядталған бөлшегіміз өткенде үдей қозғалады. Үдетілетін зарядталған бөлшек, К – түтікті катодтан шығып, сол катодпен бірінші электрод (1) арасындағы кеңістікке енгенде оған жоғары жиілікті өріс кернеуі түсіріледі. Осы аралықтан өткен зарядталған бөлшек үдетіліп, 1 – түтікке ұшып барады, ол түтіктен үдеусіз жоғары жиілікті өріс тербелісінің жарты аралығындай уақытта өтіп, 1-2 электрод аралығында, одан соң 3-4 аралығында үдетіледі. Әр аралықтағы өріс кернеулігі өзгеше болып, сол бағытта электр өрісінің кернеуі артып отырады. Яғни үдеткіштегі бөлшек қозғалысымен электр өрісі тербелісінің аралығында резонанс орындалады. Олай болса сызықты үдеткіш – резонансты үдеткіш болып табылады.

Айнымалы потенциалдар айырымы түсірілген, К – электроды бар үдеткіштің толық энергиясы:

W = eKU₀ (7.13.1)

К – ның үлкен мәнінде зарядталған бөлшек өте үлкен энергияға ие болады. Осындай сызықта үдеткіштер арқылы ауыр бөлшектерді (протондар, дейтрондар, α-бөлшектерін т.б.) үдету үшін қолданылады.

Электронды үдету үшін конструкциясы жеңілдетілген үдеткіш қолданылады, ол арқылы массасы аз энергиясы 2МэВ шамасындағы электрон жылдамдығы жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен қозғалады. Мұндай сызықты үдеткіштің негізгі бөлігі өте үлкен дәлдікпен толқын өткізгіш материалдан (күміспен қапталған жылтыратылған мыс) жасалған. 7.14-суретте, Д- диафрагма, В-толқын өткізгіш, Е-электр өрісі көрсетілген.

7.14-сурет

Толқын өткізгіш дөңгелек түтіктен жасалған, оның диафраграммасында дөңгелек саңылауы бар. Мұндай жүйеде де әртүрлі типті электромагнитті толқын таралады. Мысалы, электр өрісі суретте көрсетілгендей бағытпен бағытталады. Өріс осі толқын өткізгіш осінің бойымен бағытталған. Егер вакуумде электромагнит толқын ұзындығы - тең болса, диафрагма арақашықтығы - ке тең, онда толқын өткізгіште таралатын толқынның фазалық жылдамдығы, вакуумдегі жарық жылдамдығына тең болады. Егер толқын өткізгіште, энергиясы 2Мэв– тең үлкендеу электрон (е) қозғалатын болса, онда толқын өткізгіштің электр өрісі арқылы үдетіледі. Үдетілетін электрондар көзі, электрондық зеңбірек арқылы электронды 100 Кэв энергияға дейін үдетеді. Толқын өткізгіштегі электромагниттік толқынның вакуумдегі фазалық жылдамдығы, диафрагмасыз-ақ күшті артады, сондықтан электрондар үдетілмей қалады. Толқын өткізгіштің бастапқы бөлігінде үдетілетін электронды зеңбіректің осі бойымен үдеткішке бүркеді, онда электрон жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығынан көп кіші болады. Осы аралықта электрондар үдетілу үшін, үдеткіш секциясында электромагнитік толқынның фазалық жылдамдығы, оның вакуумдегі жылдамдығынан кіші болуы керек, ол үшін диафраграгмалар аралығын өзгерту арқылы мақсатқа жете аламыз.

Сызықты үдеткіш электрондарды бірнеше ондаған гигаэлектронвольтқа дейін үдету мүмкіндігін береді. Бұл үдеткіштің бір артықшылығы басқа үдеткіштерге қарағанда үдете алмайтын өте көптеген электрондарды үдете алады. Сызықты үдеткішті қоректендіру үшін электромагниттік толқын қолданылады.